Analele Universităţii “Constantin Brâncuşi” din Târgu Jiu, Seria Inginerie, Nr. 3/2011

Annals of the „Constantin Brâncuşi” University of Târgu Jiu, Engineering Series, Issue 3/2011

432

CONSIDERAŢII PRIVIND

SISTEMELE DE MONITORIZARE ALE

EMISIILOR PROVENITE DIN TRAFICUL RUTIER URBAN

Drd. Anca SUCIU,

Universitatea Tehnică Cluj-Napoca, B-dul Muncii, nr. 103-105, Cluj-Napoca,

România Prof.Dr.Ing. Tiberiu RUSU,

Universitatea Tehnică Cluj-Napoca, B-dul Muncii, nr. 103-105, Cluj-Napoca,

România

REZUMAT: Aerul reprezintă unul dintre factorii de mediu care constituie un suport ce avantajează transportul poluanţilor în mediul înconjurător. Transporturile rutiere sunt, de departe, cele mai periculoase surse de emisii, cu o pondere de 93% din cantitatea de gaze de seră, aruncate în atmosferă. Principalele obiective, la nivel internaţional, cât şi naţional, sunt reprezentate de politicile adoptate în vederea reducerii emisiilor de gaze cu efect de seră. În consecinţă, se acorda o atenţie deosebită asupra activităţii de supraveghere precum şi de îmbunătăţire a calităţii aerului. CUVINTE CHEIE: calitatea aerului, zona urbană, monitorizare, trafic. 1. INTRODUCERE

Calitatea aerului este determinată de

emisiile existente în aer, provenite de la surse staţionare şi surse mobile (traficul rutier), cu preponderenţă în marile oraşe, precum şi de transportul poluanţilor la lungă distanţă.

Transporturile rutiere sunt, de departe, cele mai periculoase surse de emisii aruncate în atmosferă. În ultimii ani, în toate ţările, transportul cu vehicule ridică probleme serioase, având efecte pe termen scurt, mediu şi lung. Efectele pe termen scurt şi mediu

CONSIDERATIONS MONITORING SYSTEMS

EMISSIONS FROM URBAN ROAD TRAFFIC

Drd. Anca SUCIU , Technical University, no. 103-105 Muncii Bd., Postal code 400641, Cluj-Napoca,

Romania Prof. Dr. Ing. Tiberiu RUSU,

Technical University, no. 103-105 Muncii Bd., Postal code 400641, Cluj-

Napoca, Romania

ABSTRACT: Air is one of the environmental factors that constitute a support that favors transport of pollutants in the environment. Road transport is by far the most dangerous sources of emissions, accounting for 93% of the amount of greenhouse gases, thrown into the atmosphere. The main objective, internationally and nationally, are the policies adopted to reduce emissions of greenhouse gases. Consequently, there is a special focus on activities. Consequently, there is a special focus on surveillance activities and to improve air quality.

KEY WORDS: air quality, urban areas, monitoring, increased traffic.

1. INTRODUCTION With multiple and significant negative

effects on population health and not only air pollution should receive special attention on the work of monitoring and improving air quality. Air quality is determined by the existing emissions into the air from stationary sources and mobile sources (road traffic), mainly in large cities, as well as the long distance transport of pollutants. Road transport is by far the most dangerous sources of emissions dumped into the

Analele Universităţii “Constantin Brâncuşi” din Târgu Jiu, Seria Inginerie, Nr. 3/2011

Annals of the „Constantin Brâncuşi” University of Târgu Jiu, Engineering Series, Issue 3/2011

433

dăunează sănătăţii umane, aduc prejudicii ecosistemelor şi economiei. Poluarea pe termen lung afectează mediul înconjurător prin: efectul gazelor de seră, distrugerea stratului de ozon, ploi acide, prezenţa micropoluanţilor, a particulelor în suspensie.[2] Astfel, prevenirea poluării atmosferei constituie o problemă de interes public, naţional şi internaţional.

În prezent sunt încurajate activităţile de cercetare şi dezvoltare ştiintifice şi tehnologice, pentru a oferi un transport curat şi eficient. Legile privind protecţia mediului sunt îndreptate către limitarea efectului de seră, iar România, semnatară a Tratatului de la Kyoto, doreşte şi trebuie să urmeze aceeaşi direcţie.[1] 2. SISTEMUL DE MONITORIZARE A CALITĂŢII AERULUI

În conformitate cu prevederile legislaţiei

comunitare în domeniu, teritoriul României a fost împărţit din punct de vedere al calităţii aerului în 11 aglomerări şi 8 zone de evaluare şi gestionare a calităţii aerului.

atmosphere. In recent years, in all countries, transport vehicles pose serious effects with short, medium and long term. Effects of short and medium term harm human health, ecosystems and economic harm. Long-term pollution affects the environment through: the effect of greenhouse gases, ozone, depletion, acid rain, micropollutants presence of the particle in suspension.[2] Thus, prevention of air pollution is a matter of public interest, national and international. There are currently encouraged research and scientific and technological development to provide a clean and efficient transport. Environmental laws are directed towards limiting the greenhouse effect, and Romania, signed the Kyoto treaty, wants and must follow the same direction. [1] 2. AIR QUALITY MONITORING SYSTEMS

In accordance with the relevant Community legislation, the Romanian territory was divided in terms of air quality in 11 clusters and 8 areas of evaluation and air quality management.

Fig. 1. Harta cu împărţirea pe aglomerări

Aglomerarea Cluj (municipiul Cluj-

Fig. 1. Map dividing the clumps

Overcrowding Cluj (Cluj-Napoca and

Analele Universităţii “Constantin Brâncuşi” din Târgu Jiu, Seria Inginerie, Nr. 3/2011

Annals of the „Constantin Brâncuşi” University of Târgu Jiu, Engineering Series, Issue 3/2011

434

Napoca şi comunele limitrofe) a fost aleasă, alături de alte 3 mari aglomerări din ţară, pentru realizarea unei reţele automate de monitorizare a calităţii aerului conform cerinţelor UE, cu ajutorul unui proiect PHARE. Reţeaua constă din 4 staţii de monitorizare on-line a calităţii aerului în municipiul Cluj-Napoca şi o staţie în municipiul Dej. Aceste staţii automate de monitorizare a calitatii aerului au funcţionat, începând cu luna ianuarie 2006. În ceea ce priveşte locaţiile celor 4 staţii de monitorizare din Cluj-Napoca şi a celei din municipiul Dej, acestea sunt: - staţia de monitorizare CJ1- Trafic: situată

pe str. Aurel Vlaicu, în staţia de autobuz, lângă staţia de distribuţie carburanţi OMV, municipiul Cluj-Napoca

CJ2 – Urbană: situată în curtea interioară a Liceului Teoretic Nicolae Bălcescu, municipiul Cluj-Napoca

CJ3 – Suburbană: situată în cartierul Grigorescu, Blvd. 1 Decembrie 1918, municipiul Cluj-Napoca

CJ4 – Industrială: situată pe str. Dâmboviţa, în zona SC

EXPO TRANSILVANIA, municipiul Cluj-Napoca

CJ5 – Urbană: situată în municipiul Dej, la intersecţia străzilor 21 Decembrie colţ cu str. Vasile Alecsandri.

the surrounding villages) has been chosen, along with three other large gatherings in the country for system automatic air quality monitoring in accordance with EU requirements, with a PHARE project.The network consists of four stations on-line monitoring of air quality in the city of Cluj-Napoca and Dej station. These stations automatic air quality monitoring have worked since January 2006. Regarding the locations of the four monitoring stations in Cluj-Napoca and Dej of the city, they are: - monitoring station: CJ1 Traffic -located

on Aurel Vlaicu Street, at the bus stop near the station OMV fuel distribution, Cluj-Napoca CJ2 - Urban: located in the courtyard of the High School Balcescu, Cluj-NapocaCJ3 - Suburban: located in the Grigorescu neighborhood, Blvd December 1, 1918, Cluj-Napoca CJ4 - Industrial: Dâmboviţa Street located in the SCExpo Transilvania, Cluj-NapocaCJ5 - Urban: located in the city of Dej, the intersection of December 21 Alecsandri street corner.

Analele Universităţii “Constantin Brâncuşi” din Târgu Jiu, Seria Inginerie, Nr. 3/2011

Annals of the „Constantin Brâncuşi” University of Târgu Jiu, Engineering Series, Issue 3/2011

435

Fig. 2. Poziţia staţiilor de monitorizare a calităţii aerului din municipiul Cluj-Napoca

2.1. Cadrul legislativ

Directiva 2008/50/CE a Parlamentului European şi a Consiliului din 21 mai 2008 privind calitatea aerului înconjurător şi un aer curat pentru Europa, numită şi Directiva CAFE (Clean Air for Europe) stabileşte necesitatea de a reduce poluarea la niveluri care să minimizeze efectele nocive asupra sănătăţii umane, de a îmbunătăţi monitorizarea şi evaluarea calităţii aerului şi de a furniza informaţii publicului. Una din obligaţiile asumate de ţara noastră în vederea implementării acestei directive a fost crearea Reţelei Naţionale de Monitorizare a Calităţii Aerului. Astfel, Agenţia Regională pentru Protecţia Mediului Cluj-Napoca a beneficiat, în cadrul proiectului RO2002/000-586.04.12.03, privind Îmbunătăţirea Reţelei Naţionale de Monitorizare a Calitatii Aerului, de amplasarea a cinci staţii automate de monitorizare. http://arpmcj.anpm.ro/Mediu/calitatea_aerului_ambiental-9

Monitorizarea calităţii aerului presupune o serie de acţiuni de observare şi măsurare cantitativă şi calitativă a unor indicatori ai stării aerului (cum ar fi concentraţii ale unor componente din aer).

2.1. The legislative framework Directive 2008/50/EC of the European

Parliament and the Council of 21 May 2008 on ambient air quality and cleaner air for Europe, called the Directive CAFE (Clean Air for Europe) establishes the need to reduce pollution to levels that minimize adverse effects human health, monitoring and evaluation to improve air quality and provide public information. One of the obligations assumed by our country to implement the directive was to create the National Network for Monitoring Air Quality. Thus, the Regional Environmental Protection Agency Cluj benefited RO2002/000-586.04.12.03 the project on improving the National Network of Quality Monitoring, the location of five automatic monitoring stations. http://arpmcj.anpm.ro/Mediu/calitatea_aerului_ambiental-9

Air quality monitoring involves a series of actions by observations and measurement of quantitative and qualitative indicators of air (such as concentrations of components in the air). The monitoring system allows to obtain useful data for rapid identification of polluted areas and for strategic and tactical decisions to combat

Analele Universităţii “Constantin Brâncuşi” din Târgu Jiu, Seria Inginerie, Nr. 3/2011

Annals of the „Constantin Brâncuşi” University of Târgu Jiu, Engineering Series, Issue 3/2011

436

pollution and its prevention..

Fig. 3. Staţie automată de monitorizare a aerului

Sistemul de monitorizare permite obţinerea de date utile pentru identificarea rapidă a zonelor poluate şi pentru luarea de decizii strategice şi tactice de combatere a poluării şi de prevenire a acesteia

Proiectarea sistemului de monitorizare presupune stabilirea zonei de monitorizare, selectarea variabilelor care vor fi măsurate, numărul punctelor măsurate, tipul punctelor (fixe sau mobile), instrumentaţia utilizată (senzori, aparate), frecvenţa măsurătorilor (orare, zilnice, lunare, anuale), stabilirea metodelor de analiză a probelor de aer (on-line sau off-line), stabilirea unui sistem de analiză, prelucrare şi raportare a datelor.

2.2. Puncte de măsurare ,

instrumentaţie, poluanţii măsuraţi Pentru ca un sistem de monitorizare să

funcţioneze corect, este important să stabilim numărul şi localizarea staţiilor sau punctelor de măsurare, precum şi variabilele monitorizate.

Din punct de vedere tehnic, reţeaua de monitorizare este formată din staţii de măsurare, sisteme de transport al probelor, laboratoare de analiză, sisteme de transmisie, sisteme de achiziţie şi de prelucrare a datelor. În cadrul fiecărei staţii de măsurare există

Monitoring system design involves the monitoring area, selecting variables to be measured, the number of points measured, such as points (fixed or mobile) used instrumentation (sensors, appliances), frequency of measurements (hourly, daily, monthly, annually), setting methods of analysis of air samples (on-line or off-line), establishing a system of analysis, processing and reporting.

2.2. Points of measurement, instrumentation, pollutants measured

For a monitoring system to work properly, it is important to determine the number and locations of measuring stations or points, and variables monitored.

From a technical standpoint, the monitoring network consist of measuring stations, transport systems, samples, testing, transmission systems, systems or measurement instrumentation required concentrations and other parameters specific. [5]

Analele Universităţii “Constantin Brâncuşi” din Târgu Jiu, Seria Inginerie, Nr. 3/2011

Annals of the „Constantin Brâncuşi” University of Târgu Jiu, Engineering Series, Issue 3/2011

437

instrumentaţia necesară prelevării probelor sau măsurării concentraţiilor, precum şi a altor parametrii specifici.[5]

Tabel 1.1. Tipul de măsurători, cu instrumente şi metode specifice

TIPUL MĂSURĂTORILOR

METODELE UTILIZATE APARATURA UTILIZATĂ

La sursă Metode semi-chimice

sau Metode fizice automate (on-line, off-

line)

Analizoare automate ale amestecului de gaze cu celule electrochimice şi senzori cu semiconductoare

În vecinătatea surselor de poluare

Senzori cataliticide gaze combustibile,, senzori electrochimici de gaze toxice şi senzori de gaze cu in infraroşu

În zonele rezidenţiale - urban - rural

Staţii mobile de măsurare, prevăzute cu aparate electronice sensibile care pot determina concentraţii mici ale poluanţilor

Table 1. Types measurements with specific tools and methods

TYPES OF MEASUREMENTS

METHODS USED THE SPECIFIC TOOLS USED

The source

Semi-chemical methods

or Automatic physical methods (on-line)

Automatic analyzers mixture of gas and solid state sensors electrochemical cells

In the vicinity of pollution sources

Combustible gas sensors catalytic, electrochemical toxic gas sensors and infrared gas

Residential areas - urban - rural

The measurement made with mobile stations, equipped with sensitive electronic devices (with can cause low levels of pollutants in the air)

2.3. Exemplificare a sistemului de

monitorizare a calităţii aerului în zonele cu trafic intens

2.3.1. Descriere generală

Raza ariei de reprezentativitate este de 10-100 m. Poluanţii monitorizaţi sunt dioxidul de sulf (SO2), oxizii de azot (NO X), monoxidul de carbon (CO), ozon (O3), compuşi organici volatili (COV) şi pulberi în

2.3. Example of air quality monitoring system in areas with heavy traffic

2.3.1. General description

Area range of 10-100 m. representativeness is monitored pollutants are sulfur dioxide (SO2), nitrogen oxides (NO X), carbon monoxide (CO), ozone (O3), volatile organic compounds (VOCs) and

Analele Universităţii “Constantin Brâncuşi” din Târgu Jiu, Seria Inginerie, Nr. 3/2011

Annals of the „Constantin Brâncuşi” University of Târgu Jiu, Engineering Series, Issue 3/2011

438

suspensie (PM10 şi PM2,5). La nivelul local se află 3 afişoare SIGN pentru informarea publicului, unitate centrală de achiziţie şi comunicaţii de date, cu tastatură şi afişor LCD pentru setări şi testări locale; traductori de mediu pentru temperatură, CO, NO2, SO2; de asemenea pentru comunicarea datelor, există modemuri GSM; aplicaţie de achiziţie locală de date, comunicaţii de date, comenzi afişor.

particulate (PM10 and PM2, 5). At the local level is displayed SIGN 3 to inform the public,CPU data acquisition and communication with the keypad and Display LCD for setting and testing local environmental transducers for temperature, CO, NO2, SO2, also for data communication, GSM modems exist; Local application of data acquisition, data communications, command display.

Fig. 4. Schema sistemului

În urma măsurătorilor, rezultatele sunt

transmise la reţeaua locală de monitorizare şi apoi la centrul de monitorizare, unde se realizează prelucrarea datelor, întocmirea de rapoarte. Sistemul de monitorizare este conectat la alte sisteme locale, precum şi la sistemul naţional de monitorizare. Se oferă informaţii despre nivelul poluanţilor precum şi despre concentraţiile maxime şi minime ale poluanţilor în 24 de ore, frecvenţa depăşirii CMA: (concentraţia maxim admisă) într-un interval de 24 de ore, concentraţia medie anuală.

Fig. 4. Scheme system After measurements, the results are sent to the local network and then monitoring to the monitoring center, where processing is performed, reporting. The monitoring system is connected to other local systems and national monitoring system. It provides information on levels of pollutants as well as maximum and minimum concentrations of pollutants within 24 hours, often exceeding the MAC (maximum allowable concentration) within 24 hours, annual average concentration.

Analele Universităţii “Constantin Brâncuşi” din Târgu Jiu, Seria Inginerie, Nr. 3/2011

Annals of the „Constantin Brâncuşi” University of Târgu Jiu, Engineering Series, Issue 3/2011

439

În Europa O altă modalitate care permite localizarea

principalelor surse difuze de poluare atmosferică, precum transporturile, este reprezentată de hărţile on-line, care indică locul în care se emit poluanţi, principalele emisii generate, date disponibile în Registrul European al Poluanţilor Emişi şi Transferaţi (E-PRTR). [6] Jumătate din cetăţenii Europeni deţin o maşină şi este preconizat ca în viitorul apropiat să continue să deţină cel puţin o maşină, din motive de confort, statut social şi convenienţă Toate aceste aspecte privind dezvoltarea unui transport durabil, sunt urmărite de către Uniunea Europeană.[3] Carta Verde a Transportului Urban, examinează de eficientizarea traficului rutier şi a decongestionării aglomeraţiilor urbane europene.[2]

In Europe Another way that allows the location of the main diffuse sources of air pollution, such as transport, is the on-line maps that indicate where pollutants are emitted, the main emissions generated, available in the European Register of pollutant release and transfer (E-PRTR). [6] Half of European citizens have a car and is expected in the near future to continue to hold at least one car in reasons of comfort, convenience and social status. All these aspects of the development of a sustainable transport, are followed by the European Union. [3] Green Paper on Urban Transport, consider also streamlining and traffic decongestion European urban agglomerations. [2

Fig. 5. Emisii de CO2 provenite din traficul

rutier (exemplificare: Cluj-Napoca) [6]

3. CONCLUZII

Lucrarea prezintă situaţia existentă la ora actuală privind sistemele de monitorizare a calităţii aerului în zonele urbane. Reţeaua de Monitorizare a Aerului (RNMCA) din România, pe de o parte, şi hărţile on-line puse la dispoziţie de Comisia Europeană împreună cu Agenţia Europeană de Mediu şi Centrul Comun de Cercetare pe de altă parte, acestea sunt principale instrumente puse la dispoziţie

Fig. 5. CO2 emissions from road traffic (example: Cluj-Napoca) [6]

3. CONCLUSIONS

This paper presents the current situation at air quality monitoring system in urban areas. Air Monitoring Network (RNMCA) in Romania, on the one hand, and on-line maps provided by the European Commission and European Environment Agency and the Joint Research Centre on the other hand, they are the main tools available follow signs to air quality for their

Analele Universităţii “Constantin Brâncuşi” din Târgu Jiu, Seria Inginerie, Nr. 3/2011

Annals of the „Constantin Brâncuşi” University of Târgu Jiu, Engineering Series, Issue 3/2011

440

pentru a putea urmării indicii de calitate a aerului în vederea supravegherii lor, în vederea reducerii, conform normelor legislative, în cazuri de depăşire a limitelor legale. De asemenea aceste sisteme pun la dispoziţia publicului, autorităţilor şi instituţiilor interesate nivelul calităţii aerului. [4]

Îmbunătăţirea calităţii aerului, trebuie să fie obiectivul principal în cadrul fiecărei zone urbane, dat fiind faptul că majoritatea cetăţenilor trăiesc în aceste zone şi astfel calitatea vieţii este direct influenţată de starea mediului urban.

NOTĂ Această lucrare a beneficiat de suport financiar prin proiectul " Creşterea calităţii studiilor doctorale în ştiinţe inginereşti pentru sprijinirea dezvoltării societăţii bazate pe cunoaştere", contract: POSDRU/107/1.5/S/78534, proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007-2013.

REFERENCES

[1] Banciu Doina, Hirin Rodica, Mihai George, Eşanu Adrian, Alexandru Mihai, Anghel Lucian, Sisteme Inteligente de Transport – ghid pentru utilizatori şi dezvoltatori, Editura Tehnică Bucureşti, 2003. [2] Avizul Comitetului Economic şi Social European privind Cartea Verde –Către o nouă cultură a mobilităţii urbane, www.Europarl.europa.eu [3] Rezoluţia Parlamentului European din 11 martie 2008 privind politica europeană în domeniul transportului durabil, ţinând seama de politicile europene în domeniul energiei şi al mediului, www.Europarl.europa.eu [4] http://www.mmediu.ro/protectia_mediului/calitate_aer.htm [5] http://www.calitateaer.ro/index.php [6] http://prtr.ec.europa.eu/DiffuseSourcesAir.aspx

supervision, to reduce, according to law, in cases of exceeding of exceeding the legal limits. Also these system available to the public authorities and institutions interested in the quality of air.[4]

Improving air quality should be the main objective in each urban area, given that most people living in these areas and the quality of life is directly influenced by urban status. ACKNOWLEDGMENT: This paper was supported by the project "Improvement of the doctoral studies quality in engineering science for development of the knowledge based society-QDOC” contract no. POSDRU/107/1.5/S/78534, project co-funded by the European Social Fund through the Sectorial Operational Program Human Resources 2007-2013.

REFERENCES [1] Banciu Doina,Hirin Rodica, Mihai George, Esanu Adrian, Alexandru Mihai, Lucian Anghel, Intelligent Transport Systems – Guid for users and developers, Technical Publishing House, Bucharest, 2003. [2] Opinion of the Economic and Social Committee Green Paper – Towards a new culture for urban mobility, www.Europarl.europa.eu [3] European Parliament resolution of 11 March 2008 on sustainable European transport policy, taking into account European energy policy and environment, www.Europarl.europa.eu [4] http://www.mmediu.ro/protectia_mediului/calitate_aer.htm [5] http://www.calitateaer.ro/index.php [6] http://prtr.ec.europa.eu/DiffuseSourcesAir.aspx